专题集训18 机械振动与机械波-（配套练习）【金版新学案】2026年高考物理大二轮专题复习与测试

专题集训(十八)　机械振动与机械波 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题5分，共50分) 1.(2025·湖北七市州二模)如图所示，一质量均匀分布的木块竖直浮在水面上，现将木块竖直向上拉一小段距离A后由静止释放，并开始计时，经时间木块第一次回到原位置，在短时间内木块在竖直方向的上下振动可近似看作简谐运动，则在0～时间内木块运动的距离为(　　) A.A B.A C.A D.A 答案：D 解析：规定竖直向上为正方向，则该简谐运动的位移为y＝Acos t，当t＝时，有y＝Acos ＝A，所以小球从最高点向下运动的距离d＝A－A＝A。故选D。 2.(2025·江西南昌二模)如图甲为某同学用弹簧、小球与加速度无线传感器(质量可忽略不计)制成的一个振动装置，以竖直向上为正方向，如图乙为传感器记录的小球在竖直方向振动时加速度随时间变化的情况，忽略空气阻力，下列说法中正确的是(　　) A.t＝0.2 s时，小球位于平衡位置上方 B.t＝0.3 s与t＝0.7 s时，小球的机械能相同 C.t＝0.4 s时，弹簧弹力为0 D.t＝0.3 s与t＝0.7 s时，小球的动能相同 答案：D 解析：t＝0.2 s时，小球加速度最大，而且为正，以竖直向上为正方向，则小球位于平衡位置下方，故A错误；系统机械能守恒，t＝0.3 s与t＝0.7 s时，弹簧形变程度不同，弹性势能不同，小球机械能不同，故B错误；t＝0.4 s时，小球的加速度为零，弹簧弹力等于小球重力，故C错误；t＝0.3 s与t＝0.7 s时，小球相对于平衡位置的位移大小相等，根据简谐运动的对称性，小球的动能相同，故D正确。故选D。 3.(多选)(2025·河北高考)如图，截面为等腰三角形的光滑斜面体固定在水平地面上，两个相同的小物块通过不可伸长的细绳跨过顶端的轻质定滑轮，静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别用相同的轻质弹簧与斜面体底端相连，且弹簧均处于原长。将左侧小物块沿斜面缓慢拉下一小段距离，然后松开。弹簧始终在弹性限度内，斜面倾角为θ，不计摩擦和空气阻力。在两物块运动过程中，下列说法正确的是(　　) A.左侧小物块沿斜面做简谐运动 B.细绳的拉力随左侧小物块加速度的增大而增大 C.右侧小物块在最高位置的加速度与其在最低位置的加速度大小相等 D.若θ增大，则右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间变长 答案：AC 解析：对左侧小物块，设沿斜面向下的位移为x，则有FT＋kx－mgsin θ＝ma，此时，对右侧小物块，有mgsin θ＋kx－FT＝ma，联立可得2kx＝2ma，则左侧小物块受到的合力F＝ma＝kx，方向与位移方向相反，故其做简谐运动，故A正确；根据A项分析，可得2FT＝2mgsin θ，绳拉力保持不变，故B错误；同理可知，右侧小物块也做简谐运动，根据对称性，其在最高位置和最低位置的加速度大小相等，故C正确；弹簧振子振动周期T周＝2π，与斜面倾角无关，故D错误。故选AC。 4.(2025·山东德州三模)波源O垂直于纸面做简谐运动，其在均匀介质中产生的横波在t＝0.10 s时的波形如图甲所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，波源O及质点P、质点Q的平衡位置在同一直线上。规定垂直纸面向外为正方向，图乙为该介质中某一质点的振动图像。下列说法正确的是(　　) A.该波的波速为25 cm/s B.图乙可能为质点M的振动图像 C.t＝0.20 s时质点P的位移与t＝0时质点Q的位移不同 D.t＝0.10 s时，质点M正垂直纸面向外运动 答案：D 解析：由题图甲可知，该波的波长为λ＝10 cm，由题图乙可知，该波的周期为T＝0.20 s，故该波的波速为v＝＝50 cm/s，A错误；由题图甲可知，再经过一段时间波峰将传到M点，故此时质点M正垂直纸面向外(正方向)振动，而题图乙中，t＝0.10 s时，质点沿负方向运动，即垂直纸面向里运动，则题图乙不可能为质点M的振动图像，B错误，D正确；t＝0.20 s时，质点P刚好到达波谷的位置，结合题图甲可知，t＝0时，质点Q在波谷位置，显然二者位移相同，C错误。故选D。 5.(2025·山东济南二模)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的部分波形图如图所示，质点P的平衡位置xP＝3 m，t＝0.6 s时质点P第一次回到平衡位置，则质点P的振动方程为(　　) A.y＝5sin cm B.y＝5sin cm C.y＝5sin cm D.y＝5sin cm 答案：A 解析：波沿x轴正方向传播，当题图中原点处振动状态传到质点P时，质点P第一次回到平衡位置，可知，波在0.6 s内传播距离为x＝3 m，则波速为v＝＝ m/s＝5 m/s，周期为T＝＝ s＝1.6 s，则ω＝＝π rad/s ，简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻，质点P向上振动，根据数学知识可知，质点P的初相位φ0＝，故质点P的振动方程为y＝5sin cm。故选A。 6.(2025·四川攀枝花三模)如图所示，振幅分别为3 cm、4 cm的甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，t＝0时在x＝2 cm处相遇。已知两列波的波速均为2 cm/s，则位于x＝3 cm处的质点Q在0～5 s内通过的路程为(　　) A.13 cm B.30 cm C.40 cm D.70 cm 答案：A 解析：波的周期T＝＝ s＝2 s，t＝0时刻质点Q在乙波的波谷；甲波传到质点Q的时间t＝ s＝0.5 s，此时质点Q到达平衡位置，即在0～0.5 s时间内质点Q通过的路程s1＝4 cm；甲波传到Q点时振动减弱，则振幅为A＝4 cm－3 cm＝1 cm，则在0.5～5 s时间内即(2＋)T内通过的路程为s2＝8A＋A＝9 cm，则位于x＝3 cm处的质点Q在0～5 s内通过的路程为s＝s1＋s2＝13 cm。故选A。 7.(多选)(2025·广东广州模拟)两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播。波源M产生的波沿x轴正方向传播，波源N产生的波沿x轴负方向传播，波速均为5 m/s，t＝0.8 s时刻的波形如图所示，则(　　) A.两列波能发生稳定的干涉现象 B.波源M起振0.4 s后波源N才起振 C.波源M和波源N的起振方向相反 D.波源M的周期为1.6 s 答案：BD 解析：两列波能发生稳定干涉的条件是频率相同、相位差恒定，题中两列波的频率不同，故不会发生稳定的干涉现象，故A错误；波源M的运动时间为t1＝＝ s＝0.8 s，波源N的运动时间为t2＝＝ s＝0.4 s，故波源M起振0.4 s后波源N才起振，故B正确；所有质点的起振方向与波源相同，如题图所示的时刻波源M产生的波传递到4 m处，其振动方向向上，波源N产生的波传递到7 m处，其振动方向也向上，故两波源的起振方向相同，故C错误；波源M的周期为TM＝＝ s＝1.6 s，故D正确。故选BD。 8.(多选)(2025·湖南高考)如图，A、B、C在xOy平面内，两波源分别置于A、B两点。t＝0时，两波源从平衡位置起振，起振方向相同且垂直于xOy平面。频率均为2.5 Hz。两波源持续产生振幅相同的简谐横波，波分别沿AC、BC方向传播，波速均为10 m/s。下列说法正确的是(　　) A.两横波的波长均为4 m B.t＝0.4 s时，C处质点加速度为0 C.t＝0.4 s时，C处质点速度不为0 D.t＝0.6 s时，C处质点速度为0 答案：AD 解析：两横波的波长均为λ＝＝4 m，故A正确；两列波传到C处所需时间分别为t1＝ s＝0.3 s，t2＝ s＝0.5 s，T＝＝0.4 s，故t＝0.4 s时，A处波已传到C处且振动了T，故C处质点处于正向或负向最大位移处，加速度最大，速度为零，故B、C错误；分析可知t＝0.6 s时两列波都已传播到C处，C处到两波源的距离差为Δx＝5 m－3 m＝2 m＝λ，故C处为振动减弱点，由于两列波振幅相同，故C处质点位移始终为零，速度为零，故D正确。故选AD。 9.(多选)(2025·甘肃白银三模)手机“地震预警”是指在地震发生后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。地震监测站监测到一列地震横波，某时刻的波形图如图甲所示，已知P点是平衡位置在x＝0处的质点，Q点的平衡位置坐标为x＝15 m，以此时刻作为计时起点。质点Q振动图像如图乙所示。则下列说法正确的是(　　) A.t＝0时刻质点P沿y轴正方向运动 B.地震横波的波速为9 m/s C.t＝5 s时，质点Q的加速度沿y轴正方向且最大 D.0～5 s的时间内，质点P所走的路程小于50 cm 答案：BD 解析：由题图乙可知，t＝0时刻质点Q沿y轴正方向运动，根据“同侧法”可知，地震横波沿x轴负方向传播，故t＝0时刻，根据“同侧法”可知，质点P沿y轴负方向运动，故A错误；由题图甲可知λ＝15 m，解得波长λ＝36 m，由题图乙可知T＝4 s，则地震横波的波速为v＝＝ m/s＝9 m/s，故B正确；由题图乙可知，t＝5 s时，质点Q在y＝10 cm处，由回复力公式F＝－kx可知，回复力沿y轴负方向且最大，则加速度沿y轴负方向且最大，故C错误；振幅A＝10 cm，周期T＝4 s，则一个周期内，质点运动的路程为4A＝40 cm，而时间Δt＝5 s＝T，在t＝0时质点P向下振动，则在经过一个周期后P的速度正在减小，在此后的时间内其路程小于10 cm，故0～5 s的时间内，质点P所走的路程小于50 cm，故D正确。故选BD。 10.图甲是一列沿x轴方向传播的简谐横波在t＝1.0 s时的波形图，P为该波传播方向上的质点，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.波沿x轴负方向传播 B.t＝1.1 s时原点处的质点与质点P位移相同 C.质点P的平衡位置的坐标为x＝2.1 m D.原点处质点的振动方程为 y＝10sin cm 答案：B 解析：由题图乙可知，t＝1.0 s时，质点P振动方向向上，由题图甲可知，波沿x轴正方向传播，A错误。由题图甲可知，t＝1.1 s时，原点处的质点从平衡位置向下振动了0.1 s，即T，位移为－5 cm；质点P在t＝1.1 s时向上振动，再经0.1 s＝T到达平衡位置，则t＝1.1 s时位移也为－5 cm，B正确。质点P经过Δt＝1.2 s－1.0 s＝0.2 s回到平衡位置，等效于x＝1.5 m处的振动传到xP处，xP＝λ＋vΔt，由v＝，知v＝2.5 m/s，解得xP＝2.0 m，C错误。设原点处质点的振动方程为y＝Asin (ωt＋φ)，由题图甲、乙可知A＝10 cm，ω＝＝ rad/s，t＝1.0 s时，y＝0，可得φ＝，故其振动方程为y＝10sin (t＋) cm，D错误。故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $